Kalkulator Hukum Coulomb

Kategoria: Fisika
- April 04, 2025
| |

Hukum Coulomb menggambarkan gaya elektrostatik antara dua partikel bermuatan. Prinsip dasar elektrostatik ini menyatakan bahwa gaya tersebut sebanding langsung dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara mereka.

Kalkulator ini memungkinkan Anda untuk menentukan gaya elektrostatik, medan listrik, dan energi potensial antara partikel bermuatan menggunakan Hukum Coulomb.

Apa yang ingin Anda hitung?

C
? Besar muatan pertama dalam Coulomb (C). Misalnya, elektron memiliki muatan -1.602 × 10⁻¹⁹ C.
C
? Besar muatan kedua dalam Coulomb (C).
? Jarak antara pusat kedua muatan.

Opsi Tampilan

? Sertakan efek medium dielektrik antara muatan. Ini akan mengurangi gaya elektrostatik dengan faktor konstanta dielektrik.

Tentang Hukum Coulomb

Hukum Coulomb, yang dirumuskan oleh fisikawan Prancis Charles-Augustin de Coulomb pada tahun 1785, menggambarkan gaya elektrostatik antara dua partikel bermuatan listrik. Ini adalah prinsip dasar dalam elektrostatik.

Ekspresi Matematis:

Hukum Coulomb dinyatakan secara matematis sebagai:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Di mana:

  • F adalah gaya elektrostatik antara muatan (dalam Newton, N)
  • k adalah konstanta Coulomb (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²)
  • q₁ dan q₂ adalah besar muatan (dalam Coulomb, C)
  • r adalah jarak antara pusat muatan (dalam meter, m)
Persamaan Medan Listrik Terkait:

Medan listrik pada jarak r dari muatan titik q diberikan oleh:

E = k × |q| / r²

Potensial listrik pada jarak r dari muatan titik q diberikan oleh:

V = k × q / r

Energi potensial dari dua muatan titik q₁ dan q₂ yang dipisahkan oleh jarak r diberikan oleh:

U = k × q₁ × q₂ / r
Efek Medium Dielektrik:

Ketika muatan berada dalam medium selain vakum, gaya elektrostatik dikurangi dengan faktor yang sama dengan konstanta dielektrik (ε) dari medium:

F = k × (|q₁ × q₂|) / (ε × r²)

Konstanta dielektrik adalah ukuran kemampuan medium untuk "menyimpan" energi medan listrik. Semakin tinggi konstanta dielektrik, semakin banyak medium melemahkan medan listrik.

Medium Konstanta Dielektrik (ε)
Vakum 1.0 (tepat)
Udara (pada STP) 1.00059
Air 80
Kaca 5-10
Plastik 2-4
Kertas 3.7
Minyak 2.4
Aplikasi Kunci:
  • Struktur Atom dan Molekul: Hukum Coulomb menjelaskan gaya tarik antara elektron dan inti dalam atom.
  • Rekayasa Listrik: Digunakan dalam merancang kapasitor, isolator, dan komponen listrik lainnya.
  • Pem-bondingan Kimia: Ikatan ionik dan interaksi elektrostatik dalam molekul dijelaskan oleh Hukum Coulomb.
  • Precipitator Elektrostatik: Digunakan untuk menghilangkan partikel dari aliran gas dengan menerapkan muatan listrik.
  • Petir: Penumpukan dan pelepasan muatan listrik di awan dapat dijelaskan menggunakan Hukum Coulomb.
  • Proses Biologis: Banyak proses biologis melibatkan interaksi elektrostatik antara molekul bermuatan.

Apa itu Kalkulator Hukum Coulomb?

Kalkulator Hukum Coulomb adalah alat yang dirancang untuk membantu pengguna menghitung gaya elektrostatik, medan listrik, potensial listrik, dan energi potensial antara partikel bermuatan. Berdasarkan Hukum Coulomb, alat ini menyederhanakan perhitungan yang mendasar dalam fisika, teknik elektro, dan kimia.

Rumus Hukum Coulomb

Hukum Coulomb secara matematis dinyatakan sebagai:

F = k × (|q₁ × q₂|) / r²

Dimana:

  • F adalah gaya elektrostatik (dalam Newton, N).
  • k adalah konstanta Coulomb (8.9875 × 10⁹ N·m²/C²).
  • q₁ dan q₂ adalah besar muatan (dalam Coulomb, C).
  • r adalah jarak antara pusat kedua muatan (dalam meter, m).

Bagaimana Cara Menggunakan Kalkulator

Kalkulator memungkinkan pengguna untuk menghitung empat nilai berbeda berdasarkan Hukum Coulomb:

  • Gaya Elektrostatik – Menentukan gaya antara dua muatan.
  • Medan Listrik – Menghitung kekuatan medan pada titik tertentu.
  • Potensial Listrik – Menghitung potensial pada jarak tertentu.
  • Energi Potensial – Mengevaluasi energi yang tersimpan antara muatan.

Langkah-langkah Menggunakan Kalkulator

  1. Pilih apa yang ingin Anda hitung (Gaya, Medan, Potensial, atau Energi).
  2. Masukkan nilai yang diperlukan seperti besar muatan dan jarak.
  3. Pilih satuan untuk jarak (meter, sentimeter, dll.).
  4. Sesuaikan preferensi tampilan (jumlah desimal, notasi ilmiah, dll.).
  5. Klik "Hitung" untuk melihat hasilnya.

Mengapa Menggunakan Kalkulator Ini?

Alat ini berguna bagi siswa, insinyur, dan profesional yang membutuhkan perhitungan elektrostatik yang cepat dan akurat. Ini membantu dalam:

  • Memahami interaksi elektrostatik dasar dalam fisika.
  • Menyelesaikan masalah yang terkait dengan partikel bermuatan dalam kimia.
  • Menganalisis gaya listrik dalam rangkaian dan material.

FAQ

Apa kegunaan Hukum Coulomb?

Hukum Coulomb digunakan untuk menghitung gaya antara partikel bermuatan. Ini membantu dalam memahami interaksi listrik dalam berbagai aplikasi ilmiah dan teknik.

Apakah kalkulator ini dapat menangani satuan yang berbeda?

Ya, Anda dapat memilih satuan yang berbeda untuk jarak (meter, sentimeter, milimeter, dll.) sesuai kebutuhan Anda.

Apakah kalkulator mempertimbangkan medium antara muatan?

Ya, ada opsi untuk menyertakan konstanta dielektrik, yang memperhitungkan efek medium terhadap gaya elektrostatik.

Apa yang terjadi jika saya memasukkan muatan negatif?

Nilai negatif menunjukkan partikel bermuatan negatif, seperti elektron. Kalkulator secara otomatis menentukan apakah gaya tersebut menarik atau menolak berdasarkan tanda muatan.

Kesimpulan

Kalkulator Hukum Coulomb adalah alat yang kuat dan mudah digunakan untuk menghitung sifat elektrostatik. Apakah Anda sedang belajar fisika, mengerjakan masalah teknik, atau menganalisis gaya listrik, alat ini memberikan hasil yang akurat dengan cepat.